Vad är en gasmasspektrometer?

En gasmasspektrometer är ett analytiskt instrument som används för att bestämma koncentrationen av element i kända prover och som ett verktyg för att härleda sammansättningen av okända prover.Det fungerar genom att detektera avböjningen av laddade joner härrörande från atomen eller molekylen i ett magnetfält.I oorganisk analys producerar varje elementär atom ett karakteristiskt spektrum.Mindre massiva atomer avböjs mer, liksom atomer med en större laddning.Flera förbättringar av denna grundläggande konfiguration gör gasmasspektrometern användbar vid organisk analys såväl som elementär bestämning.

I grundläggande gasmasspektrometrar som används för elementanalys framställs ett vätskeprov först genom att extrahera eller på annat sätt isolera elementet från intresset från intresset från eldenoriginalprov.Vätskan förångas sedan och joniseras genom bombardemang med en elektronström som slår av en eller flera elektroner från atomen.Den nu positivt laddade jonen passerar genom ett magnetfält i vinklar, som utövar en sidled kraft på jonen.Graden av avböjning är direkt proportionell mot laddningsförhållandet mellan jonerna.

Medan principen för gasmasspektrometern lätt förstås, är instrumentet en noggrann kombination av komponenter.Det förångade provet införs i en evakuerad joniseringskammare.Ett vakuum krävs, eller den nyligen skapade jonen skulle snart kollidera med en luftmolekyl.I joniseringskammaren utstrålar en elektriskt uppvärmd metallspole elektroner i sidled, och slår av elektroner från atomerna som bildar joner, som sedan uppsamlas vid en elektronfälla.Joniseringskammaren drivs med en positiv 10.000 volt.

De positiva jonerna accelereras ut ur joniseringskammaren av en jonavvisande platta som hålls vid en något högre positiv spänning.Strömmen av mycket energiska partiklar koncentreras till en tät stråle och passerar sedan genom ett magnetfält inducerat av en elektromagnet.Beroende på massa till laddningsförhållandet avleds jonerna i mindre eller större utsträckning.Laddningen på elektromagneten kan varieras för att få i fokus den jonströmmen av intresse på detekteringsplattan.Detektorn jämför den elektriska strömmen som produceras av varje jonström för att bestämma det relativa överflödet.

Varje element har ett karakteristiskt spektrum.Ett spektrum är ett diagram över det relativa överflödet av varje laddning/massförhållande.Varje rad på diagrammet är relaterad till den relativa koncentrationen av jonerna som produceras genom att slå av den första elektronen, följt av den andra elektronen, den tredje och så vidare.Genom att jämföra ett spektrum med elementära masspektra i referenser kan elementet som producerar spektrumet bestämmas.

Användningen av gasmasspektrometern i organisk analys är lite mer komplicerat.Organiska föreningar skapar ett stort antal joniserade fragment i joniseringskammaren.Masspektra för även enkla organiska föreningar är mycket mer komplexa och är ofta föremål för mer tolkning.Gasmasspektrometern kan användas för att bekräfta identiteten för en organisk förening om spektrumet är mycket rent, men ofta korrelerar resultat från andra tekniker.

I en gaskromatografi massspektrometer (GC/MS) är en blandning av föreningar från andra tekniker.först separerad med gaskromatografi och matas sedan till en gasmasspektrometer.I gaskromatografiets del av detta kombinationsinstrument, förångade molekyler separata efter deras förmåga att diffundera genom en bärgas.Genom att variera typen, temperaturen och flödeshastigheten för bärgas kan olika blandningar separeras för att ge rena, separata prover av varje förening.Optimering är nödvändig för att bestämma rätt gaskromatograf och efterföljande masspektrometerinställningar.När provkällan kännetecknas, till exempel i en tillverkningsanläggning eller en naturlig källa som en oljebrunn, ger dessa instrument ekonomiska, tillförlitliga resultat.